Modelagem do transporte de sólidos em regime denso em unidade piloto a frio por mediação de transmissão gama.

Abstract

O craqueamento catalítico fluido (FCC) é largamente utilizado no processo de conversão do petróleo em produtos de alto valor para mercado, como gasolina e gás liquefeito de petróleo. Desta forma, têm se tornado alvo de pesquisas científicas na tentativa de trazer mais eficiência a este processo de conversão. Um dos desafios encontrados neste processo de refino do petróleo, nas indústrias de FCC, é a recirculação interna de sólidos, que provoca um maior tempo de residência de catalisador no reator riser. Esse fenômeno de recirculação é mais acentuado na região de transporte denso, desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar os parâmetros fluidodinâmicos em uma Unidade Piloto a Frio (UPF), localizada no Laboratório Prof. Dr. Cornelius Keller do Departamento de Energia Nuclear (DEN) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), para a determinação do fluxo mássico de recirculação de catalisador no riser, na região de transporte denso, a partir de um sistema de transmissão gama, por ser considerado um método não intrusivo pelo fato de não interferir no escoamento do gás – sólido dentro do riser. Para tanto, foi determinado o coeficiente de atenuação mássico, parâmetro básico para obter os parâmetros de fluxo a partir da radiação, do catalisador desativado para as fontes radioativas de ²⁴¹Am e ¹³⁷Cs, cujos resultados obtidos foram (0,4752 ± 0,0125) cm²/g e (0,0817 ± 0,0037) cm²/g, respectivamente, apresentando resultados satisfatórios quando comparados a dados da literatura. Como a recirculação interna dos sólidos pode levar o sistema ao colapso, foram determinadas as condições limites do transporte de sólidos no riser, através da estimativa dos possíveis pontos de colapso para diferentes valores de velocidade de gás, sendo 1,2536 m/s; 1,3789 m/s; 1,5043 m/s; 1,6297 m/s e 1,7550 m/s, onde os valores de velocidades críticas nas condições de colapso encontrados foram: 0,8554 m/s; 0,9409 m/s; 1,0264 m/s; 1,1120 m/s e 1,1975 m/s, respectivamente. E por fim, na determinação da recirculação interna de sólidos em regime de transporte denso, foi utilizada uma abertura da válvula de injeção de sólido fixa de 54%, variando apenas a velocidade do gás, sendo utilizados 1,2536 m/s; 1,5043 m/s e 1,7550 m/s. Para as condições aplicadas, os fluxos mássicos de recirculação encontrados foram 8,6853 kg/m².s; 3,0431 kg/m².s e 1,1315 kg/m².s, o que mostram comportamento semelhante a dados encontrados por outros pesquisadores no estudo da recirculação interna de sólidos.